La chimiothérapie néoadjuvante (CNA) est utilisée dans les cancers du sein agressifs ou localement avancés (CS). Au delà des bénéfices cliniques, elle représente une opportunité pour monitorer in vivo la sensibilité d’une tumeur à un traitement.A partir de l’analyse de sets de données de patients traités par CNA, nous souhaitons identifier des mécanismes associes à la résistance ou sensibilité au traitement. Dans la première partie, nous avons évalué des paramètres, cliniques, anatomopathologiques et transcriptomiques. Nous avons démontré que des éléments non explorés comme la présence d’embols après CNA revêtaient une information pronostique importante. Dans une 2ème partie, nous avons analysé l’impact de l’infiltrat immunitaire dans le cancer du sein, et avons décrit les changements observés entre des échantillons avant et après CNA. Nous avons montré que l’impact pronostique des TILs était différent avant et après CNA, et était opposé dans les CS triple négatif ou HER2-positif. Finalement, nous avons analysé l’impact des comédications pendant la CNA. Nous avons trouvé des effets positifs – via l’augmentation de l’infiltrat immunitaire et la réponse au traitement – et des effets négatifs avec des effets délétères dans certains sous groupes de patients. En conclusion, la situation néoadjuvante représente une plateforme pour générer et potentiellement valider des hypothèses de recherche. La mise à disposition de jeux de données de patients traités par chimiothérapie néoadjuvante constituerait une ressource majeure pour accélérer la recherche contre le cancer du sein. / Neoadjuvant chemotherapy (NAC i.e. chemotherapy before surgery) is increasingly being used for aggressive or locally advanced breast cancer (BCs). Beyond clinical benefits, it represents an opportunity to monitor in vivo sensitivity to treatment. Based on the analysis of datasets of BCs patients treated with NAC, we aimed at identifying mechanisms associated with resistance or sensitivity to treatment.In the first part, we evaluated biological, clinical, pathological and transcriptomic patterns. We demonstrated that unexplored pathological features such as post-NAC lymphovascular invasion may carried an important prognostic information.In a second part, we analyzed impact of imune infiltration in BC and we described extensively the changes of tumor infiltrating lymphocytes (TILs) between pre and post-NAC samples. We showed that the prognostic impact of TILs was different before and after NAC, and was opposite in TNBC and HER2-positive BCs. Finally, we investigated the impact of comedications use during NAC. We found both positive effects - while enhancing immune infiltration and response to treatment - and negative effects with deleterisous oncologic outcomes in specific patients subgroups. In conclusion, the neoadjuvant setting represents a platform to both generate and potentially validate research hypotheses aiming at increasing the efficacy of treatment. The public release of real-life datasets of BC patients treated with NAC would represent a major resource to accelerate BC research.

Le cancer du sein est une maladie hétérogène, d’une part car la réponse à un traitement donné n’est pas toujours identique et d’autre part car la survie des patientes peut varier. Individualiser les traitements des patientes atteintes d’un cancer du sein demeure l’un des objectifs premiers des praticiens. La chimiothérapie néoadjuvante (CTNA) est le traitement standard pour le cancer du sein opérable. Un des bénéfices principaux de la CTNA est d’améliorer le taux de la conservation mammaire. Elle permet également d’identifier les non- répondeurs plus précocement afin de stopper un traitement inefficace. De plus, la CTNA est le seul moyen d’étudier les marqueurs prédictifs de la tumeur afin de personnaliser le traitement en fonction de chaque malade. La réponse complète histologique (RCH) sur la pièce opératoire après la CTNA est le seul facteur prédictif de la survie des patientes validé à l’heure actuelle. Ce travail, réalisé au Centre Jean Perrin, s’articule autour de 2 parties ayant pour objectif la personnalisation des traitements, plus spécifiquement dans la sous-population Luminale/HER2-. Dans la première partie, nous avons promu une étude prospective de phase II randomisée, ayant inclu des patientes atteintes d’un cancer du sein HER2- (80% luminal et 20% triple négative), avec pour objectif la comparaison du taux de RCH obtenu par l’emploi d’un traitement standard de CTNA: 3 cures de FEC100 suivi de 3 cures de Taxotère par rapport à un traitement adapté en fonction de la réponse clinique après 2 et 4 cures de FEC 100. Cette étude n’a pas montré de différence significative au niveau de la RCH entre les deux stratégies de traitement. Nous avons également réalisé une revue de la littérature sur la RCH, qui nous a permis de mieux comprendre que la RCH ne semblait pas être capable de prédire la réponse au traitement chez les patientes atteintes d’un cancer du sein luminal, ni même leur survie; ces patientes présentaient un taux de RCH faible. C’est pour cette raison que chez les patientes atteintes d’un cancer du sein luminal, nous avons orienté nos travaux dans la recherche d’autres bio-marqueurs prédictifs de la réponse à la chimiothérapie. Ceci pourrait nous permettre d’avoir une meilleure prise en charge des patientes atteintes de ce sous-type de cancer du sein. Dans la deuxième partie de ces travaux, nous avons donc réalisé une base de données de 128 patientes traitées par CTNA pour un cancer du sein RH+/HER2-. D’après l’analyse des résultats, l’envahissement ganglionnaire (N) évalué sur la pièce opératoire est un facteur pronostique indépendant. C’est pourquoi, chez les patientes présentant plus de 4 ganglions envahis, il pourrait être proposé un traitement prolongé par hormonothérapie adjuvante. Enfin, nous nous sommes intéressés aux infiltrations lymphocytaires dans le microenvironnement tumoral (TIL) et plus spécifiquement à l’infiltration lymphocytaire T cytotoxiques CD8 au niveau de la biopsie. Nous avons souhaité évaluer la valeur prédictive à la chimiothérapie de l’infiltration lymphocytaire. D’après nos premières analyses, le nombre de TIL et de CD8+ mesuré sur la biopsie est significativement associé à la taille tumorale résiduelle et à la RCH : plus le nombre de lymphocytes CD8 est élevé, plus la taille tumorale résiduelle est faible. Ces différents travaux soulignent l’importance de la caractérisation des sous-groupes de tumeurs mammaires afin de pouvoir adapter le traitement, dans le but d’améliorer la réponse et d’augmenter la survie des patientes. / Breast cancer (BC) is an heterogeneous disease notably because of a difference in patient’s response to a given treatment and also a difference in survival. Individualize therapies to treat BC patients remains one of main goal of physicians. Neoadjuvant chemotherapy (NACT) is the standard treatment for operable breast cancer. One of the main benefits of NACT is to improve the breast conservation rate. It permits also to identify earlier non-responders in order to stop an ineffective treatment. In addition, NACT is the only way to study the predictive tumor markers in order to tailor treatment for each patient. Pathological complete Response (pCR) assessed in surgery piece after NACT is the only predictor of patient’s survival validated to date. This work, carried out at Centre Jean Perrin, includes two parts with the aim of personalizing treatments, and more specifically in the Luminal/HER2- subpopulation. In the first part, we have promoted a prospective randomized phase II trial, which included HER2- BC patients (80% luminal and 20% triple negative). The aim of this study was pCR rate comparison obtained with use of a standard NACT treatment: 3 FEC100 courses followed by 3 cycles of Docetaxel to an adapted treatment according to clinical response after 2 and 4 FEC 100 cures. This study did not reveal significant pCR differences between the two treatment strategies. We have also conducted a literature review on pCR. This review allows us to better understand that pCR seems to not be able to predict response to treatment in luminal BC patients, nor their survival; few of these patients reaching a pCR. For this reason, in luminal BC patients, we have focused our researchs on other predictive biomarkers of response to chemotherapy. This could allow us to have a better medical care of patients having this subtype of BC. In the second part of this work, we have realised#a 128 patients database treated by NACT for their HR+/HER2- BC. According to results analysis, the number of involved nodes (N), measured on the surgery piece, is an independent prognostic factor. That is why, in patients presenting more than 4 involved nodes, we could propose an extended adjuvant hormone therapy. Finally, we have examined the tumor microenvironment infiltration lymphocyte (TIL) and specifically the CD8 cytotoxic T lymphocytes in tissue biopsy. We wanted to assess the predictive value of lymphocyte infiltration to chemotherapy. According to our first analysis, the TIL and CD8+ number on biopsy was significantly associated with residual tumor size and pCR: the larger number of CD8 lymphocytes, the smaller residual tumor size was. These studies emphasize the importance of characterizing subgroups of breast tumors in order to adapt the treatment and thus to improve the response and increase patients survival

Dans le cancer du sein, la recherche de nouveaux biomarqueurs, permettant de prédire la réponse thérapeutique et de déterminer le pronostic d’une patiente, est importante pour adapter au mieux les traitements mais aussi pour améliorer la compréhension des phénomènes physiopathologiques. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux cancers du sein traités par chimiothérapie néoadjuvante. Nous avons étudié, dans des biopsies tumorales réalisées avant traitement et dans des résidus tumoraux, à la fois les paramètres télomériques et la réparation des lésions d’ADN puisque ces 2 mécanismes, lorsqu’ils sont dysfonctionnels, sont à l’origine d’une forte instabilité génomique. Nous avons corrélés ces paramètres à la réponse à la chimiothérapie néoadjuvante et à la survie des patientes. Dans un 1er temps, nous avons montré que des télomères courts, une surexpression de la télomérase (TERT) et une sous-expression d’une protéine impliquée dans différents mécanismes de réparation de l’ADN, ERCC1, sont des marqueurs de mauvais pronostic. La dysfonction simultanée des télomères et des mécanismes de réparation de l’ADN peut contribuer de façon synergique à la progression tumorale et à la résistance thérapeutique. Nous avons ensuite étudié une population de tumeurs du sein triple négatives. Nous avons montré que des télomères courts sont associés aux tumeurs les plus agressives et les plus résistantes. De plus, une résistance thérapeutique est retrouvée associée à une instabilité génomique plus importante. Nous avons enfin analysé les altérations génomiques caractéristiques permettant d’identifier le statut BRCA1-like. Le profil BRCA1-like est corrélé à une résistance thérapeutique et à une forte instabilité génomique.Enfin, nous avons réalisé une étude plus fondamentale visant à identifier les mécanismes à l’origine de la réactivation de la télomérase dans le cancer du sein. Nous avons démontré que la surexpression de TERT, dans le cancer du sein, n’est pas liée à la présence de mutations somatiques activatrices mais plutôt à celle de gain du locus TERT. Ces gains sont associés à une résistance thérapeutique et un risque de rechute plus important. Enfin, la présence de gain de TERT combinée à la surexpression de MYC, permet de définir un sous groupe de très mauvais pronostique et pourrait être utilisé pour évaluer le risque de récidives. Les paramètres télomériques et l’instabilité génomique semblent donc être des biomarqueurs prédictifs de la réponse à la chimiothérapie néoadjuvante dans le cancer du sein triple négatif. Ces paramètres ont également une forte valeur pronostique dans le cancer du sein en général et pourraient être utilisés cliniquement comme biomarqueurs utiles au choix des traitements. / In breast cancer, discovering new biomarkers, that can predict therapeutic response and prognosis, is important to find the best therapeutic options and improve our understanding of physiopathology. Our particular interest is in breast cancer treated by neoadjuvant chemotherapy (NCT). In pre-NCT biopsies and post-NCT tumors, we studied both telomeric parameters and DNA damage repair (DDR), because when these are dysfunctional, both result in high genomic instability. We correlated these parameters to neoadjuvant chemotherapy response and patient outcomes. First, we demonstrated that short telomeres, high telomerase (TERT) expression and low expression of ERCC1 (a protein involved in a number of DNA repair mechanisms) are markers of poor prognosis. Telomere and DDR dysfunction can contribute synergistically to tumor progression and chemoresistance. We then studied a triple negative breast cancer population. We demonstrated that short telomeres were associated with tumor aggressiveness and chemoresistance. Chemoresistance was also associated with high genomic instability. We analyzed genomic alterations specific to BRCA1-like status and demonstrated that BRCA1-like profile correlated with chemoresistance and high genomic instability. Finally, we performed a comprehensive study of telomerase reactivation in breast cancer. We demonstrated that high TERT expression in breast cancer is not associated with somatic enhancer mutations but more probably to TERT locus gains. These gains were correlated to chemoresistance and increased risk of relapse. TERT gain, combined with high MYC expression, was able to isolate a subgroup with a very poor prognosis, and this could be used to evaluate risk of relapse. Telomeric parameters and genomic instability seem to be predictive biomarkers for neoadjuvant chemotherapy response in triple negative breast cancer. These parameters also have strong prognostic value in breast cancer and could be used clinically as biomarkers for tailoring treatment.

Devant le grand nombre de tumeurs du sein triple négatif résistant aux traitements, il est essentiel de comprendre les mécanismes de résistance et de trouver de nouvelles molécules efficaces. En premier lieu, nous analysons deux ensembles de données pharmacogénomiques à grande échelle. Nous proposons une nouvelle classification basée sur des profils transcriptomiques de lignées cellulaires, selon un processus de sélection de gènes basé sur des réseaux biologiques. Notre classification moléculaire montre une plus grande homogénéité dans la réponse aux médicaments que lorsque l’on regroupe les lignées cellulaires en fonction de leur tissu d'origine. Elle permet également d’identifier des profils similaires de réponse aux traitements. Dans un second travail, nous étudions une cohorte de patients atteints d’un cancer du sein triple négatif ayant résisté à la chimiothérapie néoadjuvante. Nous effectuons des analyses moléculaires complètes basées sur du RNAseq et WES. Nous constatons une forte hétérogénéité moléculaire des tumeurs avant et après traitement. Bien que nous observons une évolution clonale sous traitement, aucun mécanisme récurrent de résistance n’a pu être identifié. Nos résultats suggèrent fortement que chaque tumeur a un profil moléculaire unique et qu'il est important d'étudier de grandes séries de tumeurs. Enfin, nous améliorons une méthode pour tester la surreprésentation de motifs connus de protéines de liaison à l'ARN, dans un ensemble donné de séquences régulées. Cet outil utilise une approche innovante pour contrôler la proportion de faux positifs qui n'est pas réalisé par l'algorithme existant. Nous montrons l'efficacité de notre approche en utilisant deux séries de données différentes. / Given the large number of treatment-resistant triple-negative breast cancers, it is essential to understand the mechanisms of resistance and to find new effective molecules. First, we analyze two large-scale pharmacogenomic datasets. We propose a novel classification based on transcriptomic profiles of cell lines, according to a biological network-driven gene selection process. Our molecular classification shows greater homogeneity in drug response than when cell lines are grouped according to their original tissue. It also helps identify similar patterns of treatment response. In a second analysis, we study a cohort of patients with triple-negative breast cancer who have resisted to neoadjuvant chemotherapy. We perform complete molecular analyzes based on RNAseq and WES. We observe a high molecular heterogeneity of tumors before and after treatment. Although we highlighted clonal evolution under treatment, no recurrent mechanism of resistance could be identified Our results strongly suggest that each tumor has a unique molecular profile and that that it is increasingly important to have large series of tumors. Finally, we are improving a method for testing the overrepresentation of known RNA binding protein motifs in a given set of regulated sequences. This tool uses an innovative approach to control the proportion of false positives that is not realized by the existing algorithm. We show the effectiveness of our approach using two different datasets.

Il est maintenant bien établi que le système immunitaire joue un rôle majeur dans le contrôle des tumeurs, y compris dans les carcinomes pulmonaires. Cependant, les interactions entre les cellules tumorales et les cellules immunitaires du microenvironnement tumoral sont mal connues. Dans ce travail, nous avons étudié les caractéristiques morphologiques et moléculaires des cellules tumorales provenant d’adénocarcinomes pulmonaires et leur association avec la composition du microenvironnement immunitaire. Nous avons rapporté la valeur pronostique des paramètres morphologiques de ces tumeurs, comme le grade histologique des adénocarcinomes, et leur association avec le statut moléculaire EGFR et KRAS. Nous avons émis l’hypothèse que la diversité morphologique et moléculaire de ces tumeurs pouvait être associée à une signature immunitaire intra-tumorale spécifique et que cela pourrait avoir un impact pronostique. Nous avons mis en évidence que la densité des cellules dendritiques matures, situées au sein de structures lymphoïdes tertiaires, variait en fonction du statut moléculaire EGFR et KRAS des tumeurs. De même, l’impact pronostique des cellules dendritiques matures et des lymphocytes CD8+ variait en fonction du statut moléculaire des tumeurs. Nous avons également retrouvé la valeur pronostique de l’environnement immunitaire, représenté par la densité en cellules dendritiques matures et en lymphocytes CD8+, sur la survie à long terme des carcinomes pulmonaires de stade III-N2 opérés après chimiothérapie néoadjuvante. Enfin, nous avons démontré que la chimiothérapie n'est pas associée à de profondes modifications de l’infiltrat immunitaire, alors qu’elle entraîne des modifications des cellules tumorales. L’ensemble de ces résultats suggère que l’infiltrat immunitaire est intimement lié à la cellule tumorale et que la composition du microenvironnement immunitaire varie avec les caractéristiques de la tumeur. Cette interaction entre les cellules tumorales et les cellules immunitaires contribue au pronostic de ces tumeurs. Ces données démontrent l’intérêt d’utiliser des traitements combinant des drogues cytotoxiques, telle la chimiothérapie conventionnelle, à des traitements immunomodulateurs permettant de favoriser une réponse immunitaire anti-tumorale efficace. / The major role of the immune system against tumor development is now clearly established, including lung carcinoma. Nevertheless, interaction between tumoral cells and immune environment is less well-defined. In that study, we have studied morphological and molecular tumoral cells characteristics from lung adenocarcinoma and their role in the composition of immune environment. We reported the prognostic value of morphological parameters, as histological grade of adenocarcinoma, and their association with molecular EGFR and KRAS status. We hypothesized that morphological and molecular diversity of these tumors could be associated with a specific intratumoral immune signature, and could have an impact in prognosis. We showed that mature dendritic cells density, located in tertiary lymphoid structures, differed according to EGFR and KRAS status. Morever, molecular status of tumors modified the pronostic value of mature dendritics cells and CD8+ T cells. We found a prognostic value of immune environment, represented by dendritic cells and T CD8+ cells, in operated stage III-N2 lung carcinomas treated by neoadjuvant chemotherapy. At last, we demonstrated that chemotherapy is not associated with wide modifications in immune infiltrate, whereas it induced modifications in tumoral cells. All together, these data strongly argue for a close link between tumoral cells and immune environment, which seems to depend on tumoral cell characteristics. This interaction between tumoral cells and immune cells contribute to the prognosis of these tumors. These results show the evidence that combine cytotoxic treatment, like conventional chemotherapy, with immunomodulators, favour a protective anti-tumor immune response.